Análisis de medidas de EE y elaboración de propuestas

- Sub-actividad 1. Análisis de las posibles medidas de EE para la organización

La medida de EE que se va a analizar es el sistema solar fotovoltaico para la FCCEA. Por lo tanto para el dimensionamiento del mismo, se desarrollará un método que consta de tres fases: a) Elaboración del perfil de demanda, b) Información sobre el recurso energético e c) Información técnica y económica de componentes del sistema solar fotovoltaico.

a) Elaboración del perfil de demanda

Con la instalación del medidor con perfil de carga no solo se obtuvo información del consumo de dos meses, cuyo promedio es 11.416, 636 kWh (11.645,199 kWh mayor consumo) sino que también se construyó una matriz de consumo por hora de cada uno de los días de dio periodo. Teniendo como resultado el perfil de carga de cada día. La Figura 33 muestra distintos perfiles de carga obtenidos según determinadas consideraciones.

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Figura 33. Perfil de carga diario de la FCCEA Fuente: Propia

Se destaca que el mayor consumo se presenta en horas de la noche de lunes a viernes, ya que en la FACCE hay programas que tienen jornada nocturna, además existe una variación considerable en la distribución del consumo energético entre los días laborales y los fines de semana.

b) Información sobre el recurso energético

La información sobre la radiación solar para Popayán puede ser consultada en el Atlas de Radiación Solar, donde presentan un mapa de la irradiación solar horizontal media para Colombia. Sin embargo, esta información es presentada de manera muy general y para determinadas zonas puede no ser del todo confiable. Por esta razón se solicitó a la Compañía Energética de Occidente datos reales de la estación meteorológica que tienen en las instalaciones del Laboratorio de Calibración. Los datos recolectados corresponden al año 2017. La Tabla 28 muestra los datos de radiación mensual y promedio diaria para este año.

Tabla 28. Radiación solar promedio (diaria y mensual) obtenida en 2017

MES RADIACION MENSUAL

[kWh/m2] RADIACION DIARIA PROMEDIO [kWh/m2] Enero 135 4,5 Febrero 130 4,33 Marzo 125 4,17 Abril 140 4,67

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MES RADIACION MENSUAL

[kWh/m2] RADIACION DIARIA PROMEDIO [kWh/m2] Mayo 122 4,07 Junio 116 3,87 Julio 126 4,2 Agosto 138 4,6 Septiembre 130 4,33 Octubre 120 4 Noviembre 119 3,97 Diciembre 138 4,6

c) Información técnica y económica de componentes del sistema solar fotovoltaico Para el dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico, se tuvo en cuenta tres escenarios:

1) Según la potencia pico: con el fin de generar una potencia mínima 3.5 kWp que permitirá abastecer el consumo energético mínimo de la FCCEA para no generar excedentes de energía.

2) Según el espacio disponible de instalación: Se estableció que el espacio propicio para la instalación del SPV es el techo de la FCCEA, que tiene un área de 1.682,2 m2. El techo es de eternit y no presenta inconvenientes por sombras.

3) Según la demanda máxima diaria: De la información obtenida por el medidor instalado en la FCCEA, se identificó que el mayor consumo se presentó en el día 27 de octubre de 2017, con un consumo de 584,6 kWh/día.

En el Anexo D. Dimensionamiento del sistema fotovoltaico (SPV), se encuentran consignados los procedimientos realizados para cada uno de los escenarios. Adicionalmente, utiliza el software de simulación Homer Pro® para modelar el SPV teniendo en cuenta el tercer escenario con una demanda máxima diaria de 584,6 kWh/día.

Del análisis de los tres escenarios, se concluye que al dimensionar el SPV para FCCEA teniendo en cuenta la demanda máxima diaria de 584,6 kWh/día, se requiere de 300 módulos solares que ocuparían un área aproximada de 600m2, según las dimensiones de los paneles solares analizados (Anexo D. Dimensionamiento del sistema fotovoltaico (SPV)), área que equivale al 40% del área total disponible para la instalación. Adicionalmente, al dimensionar el SPV teniendo en cuenta la demanda máxima diaria, está claro que el sistema producirá excedentes de energía que puede ser aprovechada por las facultades FIET y FIC. Como se mencionó en la etapa de análisis general del cliente, existe una red de distribución interna que conecta estas tres facultades junto con la FCNEE, la Facultad de Salud y el Centro deportivo Tulcán, de la cual se obtiene una única lectura de consumo energético mensual. Por lo que el Campus Tulcán se puede considerar como un solo usuario con sedes distribuidas.

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Teniendo en cuenta lo anterior, durante el dimensionamiento del SPV para la FCCEA fue necesario conocer el consumo energético del Campus Tulcán y determinar el comportamiento del consumo de energía durante el transcurso del día, es decir, analizar el perfil de carga diario del Campus. EMEESA, OR que suministra el servicio de energía al Campus Tulcán, brindó la información sobre el consumo energético del Campus exactamente de los años 2016 y 2017. Los datos obtenidos son las lecturas del consumo energético cada hora durante los 365 día de los dos años mencionados anteriormente. A partir de esta información se obtuvo el perfil de carga promedio de un día laboral, con una potencia pico de 320kW (ver Figura 34).

Figura 34. Perfil de carga día laboral – Campus Tulcán

Como se requiere que el SPV no genere excedentes por fuera del Campus Tulcán, se analiza el perfil de carga del día de menor consumo para el cual se consideró un domingo perteneciente a un mes cuando la Universidad se encuentra en vacaciones. De esta manera se obtiene el siguiente perfil de carga con una potencia que oscila entre 30 a 35 kW, deduciendo que el día domingo se consume alrededor de un 11% del consumo energético de un día laboral (ver Figura 35).

Figura 35. Perfil de carga día domingo – Campus Tulcán

De esta manera, se requiere que el SPV no supere los 25kWp con el fin de garantizar que no existan excedentes de energía por fuera del Campus Tulcán.

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- Sub-actividad 2. Cálculo del ahorro obtenido con la implementación de las medidas de EE

Esta sub-actividad no se realizó ya que la medida de EE analizada para el caso de estudio es el diseño del SPV.

- Sub-actividad 3. Análisis del costo-beneficio de cada una de las medidas de EE planteadas

La CEO, principal OR de la ciudad de Popayán está incursionando en el mercado de las energías renovables y ha venido desarrollando y financiando proyectos de este tipo. Por esta razón y teniendo en cuenta los resultados obtenidos al dimensionar el SPV para la FCCEA en los cuales se generan excedentes de energía ocupando tan solo el 40% del espacio disponible, se plantea al OR la posibilidad de financiación del proyecto para la Universidad del Cauca, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

 El SPV debe ser diseñado para una potencia pico tal que no genere excedentes por fuera de la red de distribución del Campus Tulcán.

 Tener en cuenta el área disponible (1.682,2 m2)

 La instalación, mantenimiento y operación del sistema es responsabilidad de la CEO

 La Universidad del Cauca compara la energía (producida por el sistema solar fotovoltaico) a un precio de kWh menor al pagado actual.

De esta forma, se obtienen beneficios económicos tanto para la Universidad del Cauca como para CEO.

Para el desarrollo de esta tercera etapa de la AE, sólo se tuvo en cuenta el diseño del SPV, más no el estudio financiero correspondiente. Los cálculos de rentabilidad para el sistema solar fotovoltaico propuesto para la Universidad del Cauca son propiedad de la CEO. Por lo tanto no fue posible realizar la medición de las variables planteadas para la tercera etapa ni el cálculo de los indicadores financieros (VAN y TIR) planteados en el Capítulo 4.

- Sub-actividad 4. Elaboración propuestas de las medidas de EE

A partir de la información obtenida sobre el perfil de demanda de la FCCEA obtenido en el presente trabajo, el análisis del recurso energético y el perfil de carga obtenido a partir de la información brindada por EMEESA correspondiente al campus Tulcán, la CEO realizó los ajustes necesarios para el diseño de un SPV que cumple con las últimas tres consideraciones anteriormente mencionadas, sin embargo, financieramente no fue posible que el SPV fuera de una potencia tan baja, por lo que los ajustes realizados por CEO a la potencia del SPV sea mayor, conllevando a la generación de excedentes de energía principalmente los fines de semana y los meses en los que la universidad se encuentra en vacaciones. Teniendo en cuenta

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lo anterior, la propuesta de CEO contempla un sistema solar fotovoltaico de 200kWp que alimentaría la demanda energética mínima del Campus Tulcán sin generar excedentes. Para el cual se necesitarían 700 módulos solares de 330W requiriendo el 80% del espacio disponible (techo de la FCCEA). La tarifa estimada de venta de la energía es de $ 314 kWh. La CEO es el responsable de todo lo referente a la inversión económica, diseño de ingeniería, instalación y mantenimiento. Se plante que la duración del contrato de venta de energía sea de 15 años. Las consideraciones referentes a los excedentes de energía se aclaran en el Anexo E. Propuesta Compañía Energética de Occidente, Artículo XI. PROPIEDAD DE LA ENERGÍA (Página 6).

Adicionalmente, la propuesta incluye la instalación de una estación meteorológica y de acceso a la información generada por el sistema solar fotovoltaico para propósitos de I+D en la Universidad del Cauca.

5.3.5. Informe y propuesta (Reunión de cierre de la AE)